发动机冷却液流量控制阀、发动机冷却系统以及汽车的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种发动机冷却液流量控制阀、发动机冷却系统以及汽车，其中发动机冷却液流量控制阀包括阀壳体，所述阀壳体限定：第一入口和第二入口以及至少一个出口；其中，第一球阀设置成控制从所述第一入口进入的流体流量，并且第二球阀设置成控制从所述第二入口进入的流体流量，其中所述第一球阀和所述第二球阀的球形阀芯布置在同一轴上，并随该轴转动以调节第一入口流量和第二入口流量。根据本实用新型的发动机冷却液流量控制阀能精确控制冷却系统各个流路的流量以适应发动机的各种工况。
【专利说明】
发动机冷却液流量控制阀、发动机冷却系统以及汽车
技术领域
[0001] 本实用新型涉及发动机冷却技术领域，具体而言，本实用新型涉及一种发动机冷 却液流量控制阀、设有该控制阀的发动机冷却系统以及设有该冷却系统的汽车。
【背景技术】
[0002] 针对越来越严峻的油耗和排放法规要求，发动机冷却系统除了需要实现"冷却"发 动机的基本功能，还必须要能够对发动机的热量进行精确地管理，以达到降低油耗和排放 的目的。
[0003] 在发动机正常工作过程中，期望能够根据发动机的转速和负荷来调整冷却液的温 度和流量，兼顾发动机耐久性与性能、油耗和排放的需求。
[0004] 在传统的发动机冷却系统中，多使用节温器来控制冷却液的方向、压力和流量，其 在控制精确度，波动，控制能力范围和公差等方面有所欠缺。 【实用新型内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种发动机冷却液流量控制阀、发动机冷却系统以及汽 车，其能够精确控制冷却系统各个流路的流量以适应发动机的各种工况。
[0006] 为实现上述目的，根据本实用新型的一方面，提供了一种发动机冷却液流量控制 阀，其包括阀壳体，所述阀壳体限定：
[0007] 第一入口和第二入口以及至少一个出口；
[0008] 其中，第一球阀设置成控制从所述第一入口进入的流体流量，并且第二球阀设置 成控制从所述第二入口进入的流体流量，其中所述第一球阀和所述第二球阀的球形阀芯布 置在同一轴上，并随该轴转动以调节第一入口流量和第二入口流量。
[0009] 可选地，在上述发动机冷却液流量控制阀中，所述至少一个出口包括第一出口，第 三球阀设置成控制从所述第一出口离开的流体流量。
[0010] 可选地，在上述发动机冷却液流量控制阀中，所述第三球阀的球形阀芯和所述第 一球阀以及第二球阀的球形阀芯布置在同一轴上。
[0011] 可选地，在上述发动机冷却液流量控制阀中，所述第一球阀、第二球阀以及第三球 阀设置成在暖机状态下，所述第一球阀部分打开而所述第二球阀以及第三球阀完全关闭。
[0012] 可选地，在上述发动机冷却液流量控制阀中，其特征在于，所述发动机冷却液流量 控制阀还包括温度传感器，所述轴基于所述温度传感器的温度信号由电机促动。
[0013] 可选地，在上述发动机冷却液流量控制阀中，所述至少一个出口还包括第二出口 以及第三出口。
[0014] 根据本实用新型的一方面，提供了一种发动机冷却系统，其中所述发动机冷却系 统包括上述任一种发动机冷却液流量控制阀，所述发动机冷却液流量控制阀的第一入口缸 盖水套连通，所述第二入口与缸体水套连通，所述至少一个出口包括第一出口，所述第一出 口与第三流路连通，所述第三流路上设有散热器。
[0015] 可选地，在上述发动机冷却系统中，所述至少一个出口还包括第二出口，所述第二 出口与第一流路连通，所述第一流路上设有暖风芯体，EGR冷却器。
[0016] 可选地，在上述发动机冷却系统中，所述至少一个出口还包括第三出口，所述第三 出口与第二流路连通，所述第二流路上设有发动机油冷器和变速箱油冷器。
[0017] 可选地，在上述发动机冷却系统中，所述第一流路、第二流路以及第三流路会聚并 与栗连通，所述栗进一步分别与所述缸体水套和缸盖水套连通。
[0018] 根据本实用新型的一方面，提供了一种汽车，所述汽车包括上述任一种发动机冷 却系统。
[0019] 根据本实用新型的发动机冷却液流量控制阀、发动机冷却系统以及汽车能够精确 控制冷却系统各个流路的流量以适应发动机的各种工况，实现发动机的降低油耗和排放的 目的。
【附图说明】
[0020] 通过结合附图来阅读以下详细描述，本实用新型的原理将变得更显而易见，其中：
[0021] 图1示出了根据本实用新型的一个实施例的发动机冷却液流量控制阀的爆炸图；
[0022] 图2示出了根据本实用新型的一个实施例的发动机冷却系统的结构示意图；以及
[0023] 图3示出了根据本实用新型的一个实施例发动机冷却液流量控制阀在各个状态下 的开闭状态。
[0024]【具体实施方式】：
[0025]容易理解，根据本实用新型的技术方案，在不变更本实用新型实质精神下，本领域 的一般技术人员可以提出可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此，以下具体实施 方式以及附图仅是对本实用新型的技术方案的示例性说明，而不应当视为本实用新型的全 部或者视为对本实用新型技术方案的限定或限制。
[0026]在本说明书中提到或者可能提到的上、下、左、右、前、后、正面、背面、顶部、底部等 方位用语是相对于各附图中所示的构造进行定义的，它们是相对的概念，因此有可能会根 据其所处不同位置、不同使用状态而进行相应地变化。所以，也不应当将这些或者其他的方 位用语解释为限制性用语。
[0027] 首先参考图1，其示出了根据本实用新型的一个实施例的发动机冷却液流量控制 阀一种发动机冷却液流量控制阀10的爆炸图，其包括阀壳体100，阀壳体100限定:第一入口 121和第二入口 122以及至少一个出口；第一球阀设置成控制从第一入口 121进入的流体流 量，并且第二球阀设置成控制从第二入口 122进入的流体流量，其中第一球阀的球形阀芯 112和第二球阀113的球形阀芯布置在同一轴111上，并随该轴111转动以调节第一入口流量 和第二入口流量。
[0028] 在图1中示出了第一球阀的球形阀芯112和第二球阀的球形阀芯113处于与阀座分 离的状态，但在组装后，第一球阀的球形阀芯112和第二球阀的球形阀芯113就位以与各自 的阀座(例如限定在阀壳体100内侧)协作以控制从第一入口 121和第二入口 122进入阀的冷 却流体的流量。
[0029] 在一个实施例中，阀壳体100还限定第一出口 141，第一出口 141可连接至散热器 (或也称为大循环散热器）。在一个实施例中，第三球阀设置成控制从第一出口流出阀的流 体流量。尽管未示出，但可以构思，第三球阀的球形阀芯与第一球阀和第二球阀的球形阀芯 布置在同一轴110上，例如在第二球阀的球形阀芯113的更右侧。在球形阀芯组装后，其与阀 座协作以控制从第一出口流出阀的流体流量。
[0030] 在一个实施例中，轴111由电机110促动电机110还包括电子单元以接受各种控制 信号以便使轴111旋转至期望的角度位置上，而轴111借助于各个球形阀芯来控制各个入口 或出口的流量。
[0031] 在一个实施例中，阀壳体100还限定其他出口，例如第二出口 123和第三出口 124。 尽管图中第二出口 123和第三出口 124形成为一体，但在备选实施例中，它们也可以分开形 成。第二出口 123和第三出口 124分别与其他流路连接，这将在下文中详述。第二出口 123和 第三出口 124通常不再设置阀，其流量可由其他阀辅助调节，但在备选实施例中，球阀可选 择性地布置在第一出口、第二出口和第三出口上或第一出口、第二出口和第三出口都不布 置阀。
[0032] 在一个实施例中，温度传感器151设置在阀上以用于感测阀体内流体的温度信号 以便根据下文所详细记载的方式进行各种调节。
[0033] 在一个实施例中，冷却液流量控制阀10在其第一侧通过螺栓连接到发动机的冷却 流路上，密封件125在它们之间起到防止流体泄漏的密封作用。冷却液流量控制阀10在其第 二侧上与管体件130连接，密封件126在它们之间起到防止流体泄漏的密封作用。管体件130 限定分别与第二出口 123和第三出口 124连通的流路。流体基本从第一入口和第二入口进入 冷却液流量控制阀10,并从第一出口 141、第二出口 123以及第三出口 124离开冷却液流量控 制阀10。
[0034] 现在参考图2,其示出了根据本实用新型的一个实施例的发动机冷却系统的结构 不意图。该系统包括冷却液流量控制阀10 (也称为热管理模块），该冷却液流量控制阀10的 第一入口缸盖水套311连通，第二入口与缸体水套313连通，至少一个出口包括第一出口，第 一出口与第三流路连通，第三流路上设有散热器341。第一球阀32控制从缸盖水套311以及 集成式排气歧管312进入冷却液流量控制阀10的流体流量，而第二球阀33控制从缸体水套 313进入冷却液流量控制阀10的流体流量。未进入进入冷却液流量控制阀10的冷却液体可 通过循环经过水箱35回到栗3。而缸体水套313中的部分流体经过可选地涡轮系统38并经过 EGR(排气再循环)冷却器361循环回到栗3。
[0035] 从冷却液流量控制阀10离开的流体从第一流路、第二流路和第三流路返回栗3并 循环。经过第三流路的流体流量由第三球阀34控制，流体通过第三球阀流出后经过散热器 341并返回栗3。
[0036]在一个实施例中，从第二出口离开的流体通过第一流路返回栗，第一流路上设有 暖风芯体36，EGR冷却器361。
[0037]在一个实施例中，从第三出口离开的流体通过第二流路返回栗，第二流路上设有 发动机油冷器371和变速箱油冷器372。
[0038]第一流路、第二流路以及第三流路会聚并与栗3连通，栗3进一步分别与所述缸体 水套313和缸盖水套311连通。应当理解，各个流路中器件的布置顺序不限于图中所示，其中 各个器件可更改排序，只要该更改排序是合理的。
[0039]现在结合参考表1和图3来理解根据本实用新型的发动机冷却系统的示例性工作 方式。其中表1记载一种控制策略，包括对应于各种工况的模式1-5,各种工况下的温度，球 阀状态，以及变速箱机油换热情况。而图3示出了对应于模式1-5的轴转角，以及于轴转角对 应的阀的开度。应当理解，对于球阀而言，本领域技术人员可容易地实现轴转角和阀开度的 各种对应关系，故具体如何实现图3中的对应关系并不在本文中详述。
[0040]表1:
[0042] 在一个实施例中，第一球阀、第二球阀以及第三球阀设置成在暖机模式2下，所述 第一球阀部分打开而所述第二球阀以及第三球阀完全关闭。
[0043] 本实用新型的有益效果在于：
[0044] 1)与现有的发动机冷却系统相比较，本实用新型的发动机冷却系统通过设置不同 的流路来针对发动机缸体和缸盖单独进行冷却，可以将缸盖保持在更低的温度以保证耐久 性要求、提高充气效率，同时使缸体保持较高温度；
[0045] 2)此外，可以对缸体温度实现精确的控制；
[0046] 3)另外，采用本实用新型的冷却液流量控制阀，能够在发动机冷启动暖机模式下 通过使冷却液只集中流经缸盖水套而不必流经缸体水套，实现快速暖机，从而能进一步提 高润滑油温度、降低摩擦损失、改善燃烧和油耗性能、降低排放，提升发动机性能；
[0047] 4)在部分负载和高复杂模式下可实时地通过温度反馈来进行PID(比例积分微分） 调节轴角度以便优化发动机冷却策略，实现能量的更有效回收。
[0048] 根据本实用新型的实施例的发动机冷却系统和冷却液流量控制阀可以实现分别 对发动机缸盖和缸体冷却液通道流量的精确控制，以及真正意义上的〃零〃流量控制，更加 合理地控制并保持缸盖和缸体的温度，在冷启动过程中有效利用排气能量，快速提高发动 机冷却液和润滑油温度、降低摩擦损失、改善燃烧，从而实现降低燃油消耗和降低排放的目 的。
[0049] 此外，该电控流量控制阀也取代了传统节温器的功能，能够对发动机大小循环进 行控制，合理储存和散出发动机产生的热量;流量控制阀还能控制发动机机油冷却器和变 速箱油冷器通道，根据具体管路特性需求提供流量，以满足在冷启动过程中快速加热机油， 降低摩擦目的;控制暖风芯体管路通道的流量，满足驾驶舱乘客对暖风舒适性要求。
[0050] 本实用新型还旨在保护一种汽车，该汽车包括上述发动机冷却系统或上述发动机 冷却液流量控制阀10。
[0051] 以上所描述的具体实施例仅为了更清楚地描述本实用新型的原理，其中将各个部 件具体化而使本实用新型的原理更容易理解。在不脱离本实用新型的范围的情况下，本领 域的技术人员可容易地对本实用新型进行各种修改。故应当理解的是，本实用新型的范围 不应由以上具体实施例限制。
【主权项】
1. 一种发动机冷却液流量控制阀，其包括阀壳体，所述阀壳体限定： 第一入口和第二入口以及至少一个出口； 其特征在于，第一球阀设置成控制从所述第一入口进入的流体流量，并且第二球阀设 置成控制从所述第二入口进入的流体流量，其中所述第一球阀和所述第二球阀的球形阀芯 布置在同一轴上，并随该轴转动以调节第一入口流量和第二入口流量。2. 根据权利要求1所述的发动机冷却液流量控制阀，其特征在于，所述至少一个出口包 括第一出口，第三球阀设置成控制从所述第一出口尚开的流体流量。3. 根据权利要求2所述的发动机冷却液流量控制阀，其特征在于，所述第三球阀的球形 阀芯和所述第一球阀以及第二球阀的球形阀芯布置在同一轴上。4. 根据权利要求3所述的发动机冷却液流量控制阀，其特征在于，所述第一球阀、第二 球阀以及第三球阀设置成在暖机状态下，所述第一球阀部分打开而所述第二球阀以及第三 球阀完全关闭。5. 根据权利要求1至4中任一项所述的发动机冷却液流量控制阀，其特征在于，所述发 动机冷却液流量控制阀还包括温度传感器，所述轴基于所述温度传感器的温度信号由电机 促动。6. 根据权利要求2至4中任一项所述的发动机冷却液流量控制阀，其特征在于，所述至 少一个出口还包括第二出口以及第三出口。7. -种发动机冷却系统，其特征在于，所述发动机冷却系统包括如权利要求1至6中任 一项所述的发动机冷却液流量控制阀，所述发动机冷却液流量控制阀的所述第一入口与缸 盖水套连通，所述第二入口与缸体水套连通，所述至少一个出口包括第一出口，所述第一出 口与第三流路连通，所述第三流路上设有散热器。8. 根据权利要求7所述的发动机冷却系统，其特征在于，所述至少一个出口还包括第二 出口，所述第二出口与第一流路连通，所述第一流路上设有暖风芯体，EGR冷却器。9. 根据权利要求8所述的发动机冷却系统，其特征在于，所述至少一个出口还包括第三 出口，所述第三出口与第二流路连通，所述第二流路上设有发动机油冷器和变速箱油冷器。10. 根据权利要求9所述的发动机冷却系统，其特征在于，所述第一流路、第二流路以及 第三流路会聚并与栗连通，所述栗进一步分别与所述缸体水套和缸盖水套连通。11. 一种汽车，其特征在于，所述汽车包括如权利要求7-10中任一项所述的发动机冷却 系统。
【文档编号】F01P3/20GK205714398SQ201620462186
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年5月20日
【发明人】唐宁, 宋宏利, 黄春生, 于述亮, 陈书航, 顾加春, 韦浩, 王立新
【申请人】上汽通用汽车有限公司, 泛亚汽车技术中心有限公司